DE2347103A1 - Integrated semiconductor circuit - with ferromagnetic layers has substrate of semiconductor material - Google Patents
Integrated semiconductor circuit - with ferromagnetic layers has substrate of semiconductor materialInfo
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Abstract
Description
Licentia Patent Verwaltungs-G.m.b.H.Licentia Patent Verwaltungs-G.m.b.H.
6 Frankfurt/Main 70, Theodor-Stern-Kai 16 Frankfurt / Main 70, Theodor-Stern-Kai 1
Jacobsohn/gö HN 69/78Jacobsohn / gö HN 69/78
1Q.9-19731Q.9-1973
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"Integrierte Halbleiterschaltung mit ferromagnetisehen Schichten""Integrated semiconductor circuit with ferromagnetic layers"
Die Erfindung betrifft eine integrierte Halbleiterschaltung mit ferromagnetischen Schichten und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The invention relates to an integrated semiconductor circuit with ferromagnetic layers and a method their manufacture.
Schaltungen dieser Art werden beispielsweise für den Aufbau von adressierbaren Informationsspeichern, Schieberegistern, Zählern oder Flip-Flop-Schaltungen verwendet. Sie werden heute im allgemeinen als Dünnfilmspeicher hergestellt, wodurch es gelingt, die Zugriffzeiten der Kernspeicher aus Ferriten mit rechteckiger Magnetisierungsschleife, die etwa 300/usec betragen, noch weiter herabzusetzen.Circuits of this type are used, for example, for the construction of addressable information memories, shift registers, Counters or flip-flops are used. Today they are generally produced as thin-film memories, which makes it possible to reduce the access times of the core memory Ferrites with a rectangular magnetization loop, which are around 300 / usec, can be further reduced.
Nach bekannten Verfahren werden Dünnfilmspeicher in der Weise hergestellt, daß dünne magnetische Schichten auf ein geeignetes Substrat, etwa aus Glas oder Keramik, aufgebracht werden. Die Abscheidung der magnetischen Schichten erfolgt dabei durch Bedampfung, Kathodenzerstäubung oder galvanische Verfahren. Die elektrisch leitende Verbindung dieser Dünnfilmspeicherzellen beispielsweise mit Aussteuerschaltungen oder Leseverstärkern war bisher entweder durch die etwas um-According to known methods thin-film memory are produced in such a way that thin magnetic layers on a suitable substrate, for example made of glass or ceramic, can be applied. The magnetic layers are deposited by vapor deposition, cathode sputtering or galvanic processes. The electrically conductive connection of these thin-film memory cells for example with modulation circuits or sense amplifiers was previously either due to the somewhat
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ständliche und teure Multichips-Technik mit verschiedenen Substraten oder - besser - in einer hybrigen Technik möglich. Bei dieser hybriden Technik werden auf dasselbe Substrat, das die ferromagnetischen Speicherzellen trägt, strukturierte leitende Metallschichten, beispielsweise Goldschichten, aufgedampft und auf diese Metallschichten dann ungekapselte integrierte Schaltungen aufmontiert, z. B. in der "Keramik-Kanal-Technik" oder bei Siebdruckschaltungen in der "Flip-over-Technik" oder in der "beam-lead-Technik" aufgelötet.Conventional and expensive multichip technology with different substrates or - better - in a hybrid technology possible. In this hybrid technology, on the same substrate that carries the ferromagnetic memory cells, structured conductive metal layers, for example gold layers, vapor-deposited and onto these metal layers then unencapsulated integrated circuits mounted, z. B. in the "ceramic channel technology" or in screen printing circuits in the "flip-over technique" or in the "beam-lead technique" soldered on.
Dieses Verfahren der hybriden Technik weist jedoch den Nachteil auf, daß eine Vielzahl von leitenden Verbindungsstellen zwischen den Halbleiterbauelementen und den magnetischen Bauelementen individuell hergestellt werden muß. Die Kontakte der Halbleiterchips müssen einzeln und nacheinander mit Hilfe von etwa 25/um dicken Golddrähten mit den Teilen der strukturierten Goldschicht verbunden werden, die Leitbahnen der magnetischen Bauelemente sind. Diese Art der Kontaktierung ist zeitlich aufwendig und überdies erfahrungsgemäß oft als Ursache einer gewissen Störanfälligkeit der Bauelemente anzusehen.However, this method of the hybrid technique has the disadvantage that a plurality of conductive connection points must be made individually between the semiconductor components and the magnetic components. The contacts of the semiconductor chips must be connected individually and one after the other with the help of about 25 μm thick gold wires the parts of the structured gold layer are connected, which are interconnects of the magnetic components. This kind The contacting is time-consuming and, moreover, experience has shown that it is often the cause of a certain susceptibility to failure of the components.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung für eine integrierte Halbleiterschaltung mit ferromagnetischen Schichten und ein Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben, wodurch die Fertigungskosten, insbesondere bei der Kontaktierung, gesenkt werden. Zugleich soll aber auch eine höhere Zuverlässigkeit der Elemente erreicht und die Fehlerquelle der mangelhaften Kontakte beseitigt werden.The object of the invention is to provide an arrangement for an integrated semiconductor circuit with ferromagnetic layers and to specify a method for their production, whereby the production costs, in particular when making contact, be lowered. At the same time, however, a higher reliability of the elements should also be achieved and the source of errors the inadequate contacts are eliminated.
Diese Aufgabe wird bei einer integrierten Halbleiterschaltung mit ferromagnetischen Schichten erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Substrat aus Halbleitermaterial besteht, das mit einer Struktur einer integrierten Schaltung und mit einer isolierenden Oberflächenschicht versehen ist, auf der sich Speicherzellen aus ferromagnetischem MaterialThis object is achieved according to the invention in the case of an integrated semiconductor circuit with ferromagnetic layers solved in that the substrate consists of semiconductor material having an integrated circuit structure and is provided with an insulating surface layer on which memory cells made of ferromagnetic material are located
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und aufgedampfte Leiterbahnen befinden, die - soweit erforderlich - durch Isolationsscheiben voneinander, vom Halbleitermaterial und von der magnetischen Schicht elektrisch isoliert sind. Es ist zweckmäßig, für das Halbleitermaterial Silizium und für die isolierende Oberflächenschicht eine Oxidschicht, insbesondere eine Schicht aus einem Oxid des Siliziums, zu wählen.and vapor-deposited conductor tracks that - if necessary - Electrically isolated from each other, from the semiconductor material and from the magnetic layer by insulating disks are. It is expedient to use silicon for the semiconductor material and silicon for the insulating surface layer Oxide layer, in particular a layer made of an oxide of silicon to choose.
Zur Herstellung der beschriebenen Schaltung geht man von einer Halbleiterscheibe aus, die zunächst nach den bekannten Verfahren der integrierten Film- und integrierten Halbleitertechnik durch Maskieren und Dotieren mit Störstellen bildenden Elementen in ein System von Bereichen verschiedenen Leitungstyps umgewandelt wird. Jedoch werden dann nicht, wie es bei den bekannten "Verfahren zur Herstellung einer monolithischen Halbleiterschaltung üblich ist, alle Elemente, die auf dem gemeinsamen Halbleiter-Einkristall angeordnet sind, mit Hilfe eines Metallfilms untereinander kontaktiert, sondern zunächst mit einer isolierenden Oxidschicht versehen, auf die die Speicherzellen aus ferromagnetischem Material aufgebracht, z. B. aufgedampft, werden. Darauf werden metallische Leitbahnen aufgedampft, die in einem Arbeitsschritt gleichzeitig die Verbindung der Speicherzellen mit den integrierten Schaltungsteilen, die Verbindung der Elemente der integrierten Schaltungen untereinander sowie die Verbindungen der Speicherzellen herstellen.To produce the circuit described, it is assumed that a semiconductor wafer is initially produced according to the known Process of integrated film and integrated semiconductor technology by masking and doping with impurities constituent elements is transformed into a system of areas of different conduction types. However then not all, as is customary in the case of the known "methods for producing a monolithic semiconductor circuit" Elements that are arranged on the common semiconductor single crystal, one below the other with the aid of a metal film contacted, but initially provided with an insulating oxide layer on which the memory cells are made of ferromagnetic Material applied, e.g. B. vaporized. Metallic interconnects are vapor-deposited on it, which in one Work step at the same time the connection of the memory cells with the integrated circuit parts, the connection of the elements of the integrated circuits with one another and the connections between the memory cells.
Man erreicht durch die Anordnung und das Verfahren nach der Erfindung eine hohe Zuverlässigkeit der Schaltungen, weil die aufgedampften Leitbahnen eine weniger störanfällige Verbindung zwischen magnetischen und Halbleiterbauelementen gewährleisten, als dies bei den individuell hergestellten Verbindungen der Fall war. Zugleich wird praktisch ein Arbeitsschritt eingespart, weil das Aufdampfen der Leitbahnen ja ohnehin für die Verbindung der Elemente der integrierten Schaltungen und für die Herstellung der Speicherzellen erforderlich ist. Dabei wirkt sich noch besonders vorteilhaftThe arrangement and the method according to the invention achieve a high reliability of the circuits, because the vapor-deposited interconnects create a connection between magnetic and semiconductor components that is less prone to failure than was the case with the custom-made connections. At the same time it is practically a work step saved because the evaporation of the interconnects anyway for the connection of the elements of the integrated Circuits and for the manufacture of the memory cells is required. This is particularly beneficial
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aus, daß die Vielzahl von Verbindungen bisher nur in einem zeitlichen Nacheinander hergestellt werden konnte, bei dem Verfahren nach der Erfindung aber alle zu kontaktierenden Stellen gleichzeitig in einem einzigen Fertigungsschritt verbunden werden.from that the multitude of connections so far only in one could be produced consecutively in time, but in the method according to the invention all to be contacted Bodies can be connected simultaneously in a single production step.
Ein weiterer Vorteil der Schaltung gemäß der Erfindung wird darin gesehen, daß durch geeignete Ausbildung der Auswahlschaltungen für die Speicherzellen jeweils nur eine Speicherzelle aktiviert wird. Das gleiche gilt für die Leseverstärker, die gegebenenfalls jeweils in unmittelbarer Nähe der Speicherzellen angeordnet werden können. Dieser Vorteil hat einen wirtschaftlichen Grund. Bei Anordnungen, die dem Stand der Technik entsprechen, ist es nämlich wirtschaftlich nicht zu vertreten, für jede einzelne Speicherzelle z. B. einen Transistor auf eine Glasplatte als Substrat zu löten. Selbst wenn viele Transistoren in einem Halbleiterchip integriert wären, würde der Aufwand für die große Zahl der einzelnen herzustellenden Kontakte nicht tragbar sein. Die Anordnung nach der Erfindung erlaubt dagegen jede Speicherzelle ohne Mehraufwand mit zusätzlichen Halbleiterbauelementen zu versehen, wodurch gegebenenfalls besondere Eigenschaften des Speichers erzielt werden und die Schaltungstechnik sich leichter den jeweiligen Anforderungen anpassen läßt.Another advantage of the circuit according to the invention is seen in the fact that by suitable design of the selection circuits only one memory cell is activated for each memory cell. The same goes for the sense amplifiers, each of which can optionally be arranged in the immediate vicinity of the storage cells. This Advantage has an economic reason. This is because it is economical in the case of arrangements which correspond to the state of the art not responsible, for each individual memory cell z. B. a transistor on a glass plate as a substrate to solder. Even if many transistors were integrated in one semiconductor chip, the expense for the large number of the individual contacts to be made cannot be tolerated. The arrangement according to the invention, however, allows to provide each memory cell with additional semiconductor components without additional effort, whereby possibly special properties of the memory can be achieved and the circuit technology is easier to meet the respective requirements can be adjusted.
Die Anordnung ermöglicht durch den Speichereffekt den Aufbau von Schieberegistern, Zählern oder Flip-Flop-Schaltungen, die auch bei getakteter oder abgeschalteter Versorgungsspannung oder getakteter Aktivierung nicht die gespeicherte Information verlieren. Damit sind auch mit bipolaren Transistoren ähnliche getaktete Anordnungen möglich, wie sie bei MOS-Schaltungen. bekannt sind. Der Vorteil liegt unter anderm im geringen Leistungsverbrauch.The arrangement enables the memory effect Construction of shift registers, counters or flip-flop circuits, which is not the stored one even with pulsed or switched off supply voltage or pulsed activation Lose information. This means that similar clocked arrangements are possible with bipolar transistors, such as them in MOS circuits. are known. The advantage is below other in the low power consumption.
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Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19732347103 DE2347103A1 (en) | 1973-09-19 | 1973-09-19 | Integrated semiconductor circuit - with ferromagnetic layers has substrate of semiconductor material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19732347103 DE2347103A1 (en) | 1973-09-19 | 1973-09-19 | Integrated semiconductor circuit - with ferromagnetic layers has substrate of semiconductor material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE2347103A1 true DE2347103A1 (en) | 1975-03-20 |
Family
ID=5893045
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19732347103 Pending DE2347103A1 (en) | 1973-09-19 | 1973-09-19 | Integrated semiconductor circuit - with ferromagnetic layers has substrate of semiconductor material |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE2347103A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0054640B1 (en) * | 1980-12-19 | 1985-06-12 | International Business Machines Corporation | Composite magnetic recording disk |
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1973
- 1973-09-19 DE DE19732347103 patent/DE2347103A1/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0054640B1 (en) * | 1980-12-19 | 1985-06-12 | International Business Machines Corporation | Composite magnetic recording disk |
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